JPH04127454A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に有機絶縁膜を眉間絶縁
膜に使用した配線の構造に関する。

〔従来の技術〕゛ 近年の半導体装置の高密度化に伴い、上下の配線を絶縁
する眉間絶縁膜の平坦化の要求がまずます大きくなって
きている。従来、眉間絶縁膜としては主に無機膜が使用
されているが、上述した平坦化の要求に応えるために、
最近では有機絶縁膜を使用することが提案されている。

例えば、第３図に示すように、眉間絶縁膜として半導体
基板１上にポリイミド等の第１有機絶縁膜２１を形成し
、この上に配線としてのＡ、！２等からなる導電Ｍ２２
を形成し、更にこの上に眉間絶縁膜あるいはカバー絶縁
膜として第２有機絶縁膜２３を形成した構造のものがあ
る。

また、第４図に示すように、第１有機絶縁膜２１上に導
電膜２２を形成し、全面を薄いシリコン酸化膜２４で覆
った上で第２有機絶縁膜２３を被着した構造のものもあ
る。ここでは、シリコン酸化膜２４と第２有機絶縁ｊ１
１２３の二層膜が眉間絶縁膜あるいはカバー絶縁膜とな
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図に示した従来の半導体装置における配線構造では
、導電ＪＩ！２２が直接第２有機絶縁膜２３に覆われて
いるために、導電膜２２と第２有機絶縁膜２３との密着
性が十分でなく、この部分から第２有機絶縁膜２３が剥
がれ、半導体装置の信頼性が低下するという問題がある
。

また、第４図に示した配線構造では、導電膜２２と第２
有機絶縁膜２３の間にシリコン酸化膜２４が存在してい
るため、これら導電膜２２と第２有機絶縁膜２３との密
着性は十分である。しかし、第１有機絶縁膜２１と第２
有機絶縁膜２３の間にシリコン酸化膜２４が存在するた
めに、高温で、熱処理を行なった際に、第１有機絶縁膜
２１中で発生したガスがシリコン酸化膜２４でせき止め
られて外部に逃げることができなくなるため、第１有機
絶縁膜２１とシリコン酸化膜２４との密着性が悪化する
という問題がある。

本発明の目的はこのような問題を解消し、配線とその上
に形成される絶縁膜との密着性を改善し、かつ配線の上
下に形成する絶縁膜相互の密着性をも改善した配線構造
を有する半導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された第１
有機絶縁膜と、この第１有機絶縁股上に形成された配線
と、この配線および前記第１有機絶縁膜を覆うように形
成された金属酸化膜と、この金属酸化膜を覆うように形
成された第２有機絶縁膜とを含んで構成される。

〔作用〕

このような配線構造では、ポーラスな金属酸化膜が導電
膜と第２有機絶縁膜との密着性を改善するのに役立って
いる。また、金属酸化膜はポーラスな膜を形成すること
が容易であり、ポーラスな金属酸化膜が第１有機絶縁膜
と第２有機絶縁膜との間に存在した状態で熱処理を行な
っても、第１有機絶縁膜中で発生したガスは金属酸化膜
と第２有機絶縁膜を通して外部に放出されるので、第１
有機絶縁膜と第２有機絶縁膜との密着性が悪化すること
はない。

〔実施例〕

次に本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を説明するための半導体
チップの断面図である。以下製造方法と共に説明する。

まず第１図（ａ）に示すように、半導体基板１上に眉間
絶縁膜を構成する有機シロキサンポリマー膜２を形成し
たのち、マグネトロンスパッタ法によるバリア膜として
の窒化チタン膜３を約１００ＯＡの厚さに形成し、続い
てアルミニウム膜４を約１μｍの厚さに形成する。

次に第１図（ｂ）に示すように、通常のフォトリソグラ
フィー法によりアルミニウム膜４および窒化チタン膜３
のパターニングを行ない配線を形成する。

□次に第１図（Ｃ）に示すように、Ｈｆ（ＱＣｓＨ７）
４を原料として、圧力的０．５Ｔｏｒｒ。

温度的４００℃で減圧気相成長を行なうことにより、ハ
フニウム酸化膜（ＨｆＯｚ）５を約１０ＯＡの厚さに形
成する。

次に第゛１図（ｄ）に示すように、スピンオン塗布法に
よりポリイミド膜６を約１．５μｍの厚さに形成し、続
いて窒素雰囲気中で４００”Ｃ３０分の熱処理を行なう
ことによりポリイミド膜６を硬化させる。

このようにして得られた第１の実施例における配線部の
構造は、配線を形成するアルミニウム膜４と層間絶縁膜
あるいはカバー絶縁膜を構成するポリイミドＭ６との間
に、ハフニウム酸化Ｍ５が存在するので両者の密着性は
良好である。また、有機シロキサンポリマー膜２とポリ
イミド膜６との間に存在しているハフニウム酸化膜５は
ポーラスであるので、ポリイミド膜６を硬化させるため
の熱処理を行なった際に、有機シロキサンポリマー膜２
中で発生するガスを外部へ逃がすことができ、両者の密
着性は良好に保たれる。

第２図（ａ）〜（ｇ）は本発明の第２の実施例を説明す
るための半導体チップの断面図である。

まず第２図（ａ）に示すように、半導体基板１上に眉間
絶縁膜を構成する第１有機絶縁膜としてポリイミド膜１
１を形成したのち、その上に、マグネトロンスパッタ法
によりバッファ膜としてのチタンタングステン合金膜１
２を約１０００Ａの厚さに形成し、続いて金膜１３を約
５０〇八形成する。

次に第２図（ｂ）に示すように、通常のフォトリソグラ
フィー法によりフォトレジスト膜１４のバターニングを
行なう。

次に第２図（Ｃ）に示すように、フォトレジスト膜１４
をマスクとして配線を構成する金メツキＪｌ（１５を電
解メツキ法により約１μｍの厚さに形成する。その際、
チタンタングステン合金膜１２および金膜１３が電解メ
ツキ法における電流パスとなる。

次に第２図（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜１４
を除去する。次に第２図（ｅ）に示すように、反応性イ
オンビームエツチング法により、金メツキＭ１５をマス
クとじ金膜１３およびチタンタングステン合金膜１２の
エツチングを行ない配線を形成する。その際、金メツキ
膜１５も若干エツチングされる。

次に第２図（ｆ）に示すように、Ｔａ　（ＯＣ２Ｈ２）
５を原料として、圧力的０．５Ｔｏｒｒ。

温度約４００℃で減圧気相成長を行なうことにより、全
面にタンタル酸化膜（Ｔ　ａ２０ｓ　）　ｌ　□を約１
００への厚さに形成する。

次に第２図（ｇ）に示すように、第２有機絶縁膜として
スピンオン塗布法によるポリイミド膜１７を約１．５μ
ｍの厚さに形成し、続いて窒素雰囲気中で４００℃３０
分の熱処理を行なうことによ−リポリイミドＭ１７を硬
化させる。

このようにして得られた第２の実施例における配線部の
構造は、配線を構成する金メツキ膜１５と眉間絶縁膜あ
るいはカバー絶縁膜を構成するポリイミド膜１７との間
にタンタル酸化膜１６が存在するので、両者の密着性は
良好である。また、下層のポリイミド！１１と上層のポ
リイミド膜１７との間に存在しているタンタル酸化膜１
６はポーラスであるので、上層のポリイミドＷＡ１７を
硬化させるための熱処を行った際に、ポリイミド膜１１
中で発生するガスを外部へ逃がすことができ両者の密着
性は良好に保たれる。

尚、上記実施例においてはポーラスな金属酸化膜を形成
する元素としてＨｆとＴａを用いた場合について説明し
たが、Ｚｒ’＋Ｎｂを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、眉間絶縁膜として第１有
機絶縁膜上に配線としての導電膜を設けた後全面に薄く
ポーラスな金属酸化膜を形成し、さらにその上に第２有
機絶縁膜を形成しているので、金属酸化膜により導電膜
と第２有機絶縁膜の密着性を改善し、かつ、第２有機絶
縁膜を形成後の熱処理の際に、第１有機絶縁膜中で発生
ずるガスを外部へ逃がすことができるので、第１有機絶
縁膜と第２有機絶縁膜の密着性は良好に保たれる。この
ため配線の上下における眉間絶縁膜は平坦性に優れかつ
密着性も優れたものとなるため、半導体装置の信頼性を
向上させることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１及び第２の実施例を説
明するための半導体チップの断面図、第３図および第４
図は従来例を説明するための半導体チップの断面図であ
る。 １・・・半導体基板、２・・・有機シロキサンポリマー
膜、３・・・窒化チタン膜、４・・・アルミニウム膜、
５・・・ハフニウム膜、６・・・ポリイミド膜、１１・
・・ポリイミド膜、１２・・・チタンタングステン合金
膜、１３・・・金膜、１４・・・フォトレジスト膜、１
５・・・金メツキ膜、１６・・・タンタル酸化膜、１７
・・・ポリイミド膜、２１・・・第１有機絶縁膜、２２
・・・導電膜、２３・・・第２有機絶縁膜、２４・・・
シリコン酸化膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に形成された第１有機絶縁膜と、この第１
   有機絶縁膜上に形成された配線と、この配線および前記
   第１有機絶縁膜を覆うように形成された金属酸化膜と、
   この金属酸化膜を覆うように形成された第２有機絶縁膜
   とを含むことを特徴とする半導体装置。